Белок инициации транскрипции

Инициация и регуляция транскрипции ДНК у эукариот с участием РНК-полимеразы в большей степени, чем у прокариот, зависит от множества других белков — факторов транскрипции, взаимодействующих с дискретными участками ДНК, образующих сложный эукариотический про.мотор. В районе промотора, прилегающего к сайту инициации транскрипции (кзп-сайту), обнаружены участки с характерными нуклеотидными последовательностями (мотивами), которые оказывают цис-действие на экспрессию близлежащего гена. Эти элементы могут взаимодействовать с РНК-полимеразой и другими белками-факторами транскрипции. Разные ядерные белковые факторы транскрипции, представляющие собой регуляторные белки, способны связываться с теми или иными нуклеотидными последовательностями ДНК, оказывая тем самым влияние На экспрессию разных генов. Такие белки, способные к диффузии [c.195]

Элементы АП являются сайтами связывания белков, регулирующих транскрипцию. Ряд их свойств напоминает свойства усилителей транскрипции (энхансеров) в генах позвоночных, действующих вне зависимости от ориентации и на значительных расстояниях (около 1000 п. н.) от сайта инициации (см. раздел 2 этой главы). [c.196]

Было показано, что сАМР стимулирует инициацию транскрипции многих оперонов у бактерий. Эта реакция протекает с участием специального связывающего белка, для обозначения которого обычно используют сокращения САР ) или RP ) [46]. Комплекс САР — сАМР, [c.204]

Положительная или отрицательная регуляция определяется типом белков, вовлеченных в механизм регуляции. Получены доказательства существования минимум 3 типов белков, участвующих в регуляции процесса инициации транскрипции, опосредованного через РНК-полимеразу специфические факторы, репрессоры и активаторы. Первые вызывают изменение специфичности РНК-полимеразы к данному промотору или группе промоторов репрессоры связываются с промотором, блокируя тем самым доступ РНК-полимеразы к промотору активаторы, напротив, связываются вблизи промоторного участка, повышая связывание промотора и РНК-полимеразы. [c.538]

Рис. 3.19. Транскрипция в бактериальной клетке. А. Структурные гены (А, В, С и О) оперона находятся под транскрипционным контролем оператора (о) и промотора (р). РНК-полимераза связывается с участками, находящимися на расстоянии 10 (—10) и 35 (—35) пар оснований от сайта инициации транскрипции (+1). 1 — Стоп-сигнал, ответственный за остановку транскрипции, а, Р, у и 5 — белки, продукты генов А, В, С, О. Б. То же, что и на рис. А, но показано связывание РНК-полимеразы с промоторной областью.

Итак, регуляция транскрипции у эукариот -это очень сложный процесс. Структурный ген может иметь множество регуляторных элементов, которые активируются специфическими сигналами в клетках разного типа в разное время клеточного цикла. Однако некоторые структурные гены находятся под контролем уникального фактора транскрипции. Специфические белки могут взаимодействовать с определенными регуляторными элементами и блокировать транскрипцию или связываться со всем транскрипционным комплексом еще до инициации транскрипции или во время элонгации. [c.47]

Характеристика матрицы. Отрезок ДНК, подвергающийся транскрипции, называют транскриптоном (у прокариот — опероном). В составе транскриптона по функциональному признаку выделяют четыре области промотор — место инициации транскрипции акцепторную зону, или оператор, — место связывания регуляторных факторов, например белка-репрессора у прокариот структурные гены, включающие информативные участки (экзоны) и неинформативные (интроны) терминатор — область для заверщения транскрипции. Следовательно, при транскрипции на матрице отмечены начало и конец синтеза РНК. [c.305]

Рис. 9-9. Замедление в геле. Принцип метода схематически изображен на рис. 9-9, А. Экстракт, полученный из линии клеток, продуцирующих антитела, смешивают с радиоактивными фрагментами ДНК, содержащими последовательность от точки—131 до + 36 (относительно сайта инициации транскрипции в положении +1) гена, кодирующего легкую цепь соответствующей молекулы антитела. Воздействие белков, входящих в состав экстракта, на подвижность фрагмента ДНК определяют методом электрофореза в полиакриламидном геле с последующей радиоавтографией. Свободные фрагменты ДНК быстро передвигаются к концу геля, тогда как фрагменты, связанные с белком, задерживаются. Обнаружение шести зон с замедленным движением указывает на присутствие в экстракте шести различных сайт-специфических ДНК-связывающих белков (обозначенных С1-С6). На схеме Б экстракты фракционировали с помощью стандартной хроматографической методики, каждую фракцию смешивали с радиоактивным фрагментом ДНК, наносили на одну дорожку полиакриламидного геля и анализировали далее, как

У всех организмов различные гены транскрибируются с разной скоростью. На некоторых промоторах новая цепь РНК инициируется каждые 1-2 секунды, тогда как на других для начала синтеза РНК требуется час. Обычно уровень транскрипции каждого гена определяется белками-регуляторами генетической активности, влияющими на инициацию транскрипции (гл. 10). В целом, действие этих белков основано на ускорении или замедлении одной или более стадий, указанных на рис. 9-65. [c.145]

Ацетилирование и деацетилирование гастонов. Это важный фактор регуляции генной активности. Оказалось, что фермент гистон-ацетилаза ассоциирована с фактором ТАФ (гл. 28). Ацетилирование проходит по терминальному остатку лизина в полипептидной цепи гистона. В результате ацетилирования положительный заряд белка уменьшается и сродство гистона к отрицательно заряженной ДНК снижается. Это может привести к разрушению нуклеосом и деблокированию транскриптона. Деацетилирование гистонов приводит к противоположному эффекту. Специфические ацетилаза и деацети-лаза ассоциированы с белками инициации транскрипции. [c.473]

Изменение характера экспрессии генов можно наблюдать в бесклеточных системах, компонентами которых являются собственно ген, энхансер и специфические регуляторные белки. Оказывается, что энхансер в зависимости от добавляемого белкового фактора может начать вести себя и как негативно действующий глушитель <англ. silen er) экспрессии гена. Негативное действие такого элемента, проявляется при связывании с тканеспецифичным трансдействующим белковым фактором. Подобные элементы с негативными эффектами были обнаружены, например, вблизи генов инсулина I и ач1)етопротеина крысы, экспрессия которых наблюдается соответственно в р-клетках поджелудочной железы и в печени, но отсутствует во многих других тканях. Негативное действие глушителей , как и в случае энхансеров, не зависит от положения и ориентации относительно сайта инициации транскрипции. [c.205]

Описанные случаи внедрения элемента сопровождаются мутациями с самыми разными фенотипическими проявлениями, обусловленными подавлением образования или, наоборот, гиперпродук-цией белка. Можно наблюдать полную или частичную реверсию мутаций к норме, вызванную вырезанием мобильного эле.мента при сохранении в составе хромодомы только одного ДКП. Перемещение мобильных элементов по геному могут способствовать распространению регуляторных сигналов (сайтов инициации транскрипции, сигналов полиаденилирования или энхансеров). Рать мобильных элементов в эволюции систем регуляции. может быть значительной, если принять во внимание, что геном эукариот кодирует транс-действующие белковые факторы, способные специфически регулировать инициацию транскрипции в районе ДКП. [c.230]

В ДНК закодированы не только сигналы инициации транскрипции, но также и сигналы терминации. Как происходит терминация роста цепи РНК, пока еще точно не установлено. Известно лишь, что некоторые сигналы терминации бактериальная РНК-полимераза распознает сама, тогда как для распознавания других сигналов необходимы дополнительные белки. Одним из таких белков, возможно, служит ро-фактор (р), индуцирующий терминацию цепей РНК in vitro [55]. р-Фактор Е. oli представляет собой белок с мол. весом 200 000, обладающий АТРазной активностью [55а]. [c.215]

В многоклеточных организмах среднее число регуляторных сайтов для одного гена минимум равно пяти положительные регуляторные белки связываются со своими специфическими последовательностями в структуре ДНК (вероятнее всего, посредством водородных связей между амидной группой Глн или Асн и пуриновыми и пиримидиновыми основаниями нуклеотидов). Следует указать еще на один момент, почему эукариотическая клетка использует положительные механизмы регуляции экспрессии генов. Подсчитано, что в геноме человека содержится около 100000 генов, соответственно каждая клетка при отрицательном механизме регуляции могла бы синтезировать 100000 разных репрессоров, причем в достаточных количествах. При положительном механизме регуляции большинство генов в принципе неактивно, соответственно молекула РНК-полимеразы не связывается с промотором и клетка синтезирует ограниченный и избирательный круг активаторных белков, необходимых для инициации транскрипции. [c.538]

Один из клонирующих векторов системы слияния, сконструированных для получения специфических антител, содержит 5 "-концевой сегмент гена ompF Е. соН, кодирующего один из наружных мембранных белков, и прилегающую к нему часть гена la Z (Р-галактозидазы) Е. соИ (рис. 6.7). Этот сегмент содержит информацию, необходимую для инициации транскрипции и трансляции химерного гена, а также для секреции химерного белка. Несмотря на то что укороченный ген la Z лищен кодонов для первых восьми аминокислот, кодируемый им белок сохраняет ферментативную активность. В такой [c.113]

Приступая к конструированию ifl -промотора, Де Боер и его коллеги ставили своей целью создание на основе двух разных сильных регулируемых промоторов еще более сильного промотора, способного обеспечивать высокий уровень экспрессии чужеродных белков. Когда они начинали свои исследования, нуклеотидные последовательности большинства прокариотических промоторов, в первую очередь Е. соИ, были >0Ke установлены, однако конкретные свойства, обусловливающие их эффективность, оставались неизвестными. Было показано, что почти все мутации, влияющие на силу промотора, локализуются в -10- или в -35-областях (находящихся на расстоянии 10 или соответственно 35 п. и. до точки инициации транскрипции). Бо- [c.120]

Эффективность синтеза белка зависит от наличия в его мРНК специфических нуклеотидных последовательностей. Чтобы предотвратить разрушение белкового продукта или обеспечить его секрецию, клонированные гены, которые кодируют этот белок, подвергают направленным изменениям. Это может быть присоединение сайта связывания рибосомы перед сайтом инициации транскрипции (который в свою очередь тоже бывает нужно присоединить) или до- [c.130]

Как это осуществляется Изучение механизма катаболитной репрессии обнаружило, что этот тип регуляции тесно связан с внутриклеточным уровнем циклического АМФ (цАМФ), который в этом процессе функционирует в качестве эффектора. Он образует комплекс с аллостерическим белком — катаболитным активатором, не активным в свободном состоянии. Этот комплекс, присоединившись к определенному участку на промоторе, обеспечивает возможность связывания РНК-полимеразы с промотором и инициацию транскрипции. Количество образующегося комплекса определяется концентрацией цАМФ, которая уменьшается при увеличении содержания глюкозы в среде. Таким образом, глюкоза вызывает изменение внутриклеточной концентрации цАМФ. Это соединение обнаружено в клетках всех прокариот. Его единственная функция — регуляторная. Циклический АМФ образуется из АТФ в реакции, катализируемой аденилатциклазой, связанной с ЦПМ [c.122]

Биохимические функции. Так же как и другие стероиды, эстрогены проникают в цитоплазму и далее в составе гормон-рецепторного комплекса в ядро клеток. Эстрогены не влияют непосредственно на РНК-полимеразу, но резко стимулируют процессы инициации транскрипции. Усиление синтеза специфических белков в репродуктивных органах инициирует ряд зависимых процессов на клеточном и органном уровнях. Так, эстрогены контролируют процессы овуляции за счет индукции секреции лютеинизирующего гормона по принципу обратной связи. Прогестерон обеспечивает эффективность имплантации оплодотворенной яйцеклетки в матке, а также стабилизирует мембранный потенциал миометрия, что способствует сохранению беременности. [c.163]

Фосфорилирование гастонов. В результате действия белковых гормонов происходит опосредованное фосфорилирование ядерньгх белков — гистонов и разрушение нуклеосом. Матрица при этом становится доступной для основных факторов инициации транскрипции, и начинается синтез РНК. При прекращении действия гормонов нуклеосомы восстанавливаются. [c.473]

ОНИ влияют на скорость транскрипции независимо от локализации в опероне. Белки, взаимодействующие с энхансерами, называются энхансерными элементами, расположенными на расстоянии 1000—2000 пар оснований от региона промотора. Эти белковые факторы способны воздействовать на инициацию транскрипции благодаря образованию ДНК-петли, что приводит к пространственному сближению энхансерных элементов и, например, белков ТАТА (рис. 29.7). [c.474]

Синтез белка у прокариот регулируется главным образом на уровне транскрипции ДНК, т. е. на уровне образования мРНК. Транскрипция группы метаболически связанных между собой генов регулируется путем присоединения (или отделения) особого белка-репрессора к операторному участку ДНК. Оператор и группа связанных друг с другом генов вместе составляют оперон. Транскрипция такой группы генов может индуцироваться специфическим питательным субстратом, например лактозой. Лактоза может связывать репрессор и вызывать тем самым его отделение от оператора. Благодаря этому разрешается транскрипция генов, кодирующих белки, необходимые клетке для использования лактозы в качестве источника углерода и энергии. Некоторые опероны имеют также промоторный участок, содержащий регуляторную частъ-так называемый САР-участок последний предназначен для связывания комплекса, образованного белком, активирующим катаболитный ген (САР), и сАМР. Этот комплекс, формирующийся при отсутствии в среде глюкозы, дает возможность РНК-полимеразе присоединиться к месту инициации транскрипции генов, ответственных за катаболизм лактозы. [c.961]

С помощью бактерий были получены с высоким выходом некоторые белки — продукты генов животных и-их вирусов. Так,,, были созданы штаммы Е. соИ, у которых 20% всего- клеточного белка составляли коровый антиген вируса гепатита В, гор -МОН роста человека или главный капсидный антиген вируса ящура. У одного из сконструированных штаммов В. suhtblis-последний составлял около 1% синтезируемого этой бактерией белка. Однако добиться экспрессии в бактериальных клетках генов некоторых белков животных или их вирусов совсем непросто, даже если эти гены сопряжены с сигналами инициации транскрипции и трансляции, которые обеспечивают в норме-высокий уровень экспрессии генов прокариот. Причины такой. неэффективной экспрессии не всегда ясны, но в некоторых случаях удалось установить, что протеазы бактерий быстро разрушают белки животных и вирусов. В подобных ситуациях можно повысить выход, применяя несодержащие протеаз мутанты.. При выработке проинсулина, предшественника инсулина, неко торая защита от протеаз обеспечивается тем, что полипептид, секретируется в периплазматическое пространство у клеточной стенки Е. oll. На N-конце молекулы препроинсулина находится последовательность гидрофобных аминокислот, с помощью которой (с одновременным ее отщеплением) осуществляется транспорт этой молекулы через мембрану в периплазм [c.319]

ДНК-зависимая РНК-полимераза. РНК-полимераза Е. соИ является мультимерным белком, состоящим из 5 субъединиц двух а, , , ст. Установлено, что -субъединица участвует в связывании с ДНК-матрицей, а-субъединица — в связывании рибонуклеозидтрифосфатов, ст-субъединица - в выборе участка инициации транскрипции. Весь комплекс субъединиц представляет собой холофермент РНК-полимераза без ст-субъединицы — кор-фермент. Каталитический участок фермента находится в кор-ферменте. В эукариотических клетках существует четыре типа РНК-полимераз в ядре — РНК-полимераза I (транскрипция рРНК), РНК-полимераза II (транскрипция мРНК), РНК-полимераза III (транскрипция тРНК), а также еще один тип в митохондриях (хлоропластах). [c.306]

Протяженность участка молекулы ДНК, который транскрибируется в данный момент, по-видимому, определяется положением сигналов начала и конца синтеза РНК, имеющихся в полинуклеотидной цепочке ДНК- Эти сигналы распознаются двумя белковыми факторами — а-фактором, который определяет инициацию транскрипции в правильной точке, и р-фактором, который специфически прекращает транскрипцию. Обычно терминация транскрипции происходит в определенных точках для остановки синтеза в некоторых из этих точек присутствие р-фактора необходимо, терминация же транскрипции в других точках осуществляется без участия <р-фактора или каких-либо других белков [1175]. Значение этих различий пока неясно, но имеются данные, что р-фактор имеет разное сродство к разным участкам. р-Фактор был выделен Робертсом [3946] из Е. oli в виде гомогенного белка. [c.22]

Если в инфицированной фагом клетке присутствует одноцепочечная ДНК, она будет связывать белок р32. Однако в отсутствие одноцепочечной ДНК или по крайней мере в условиях, при которых образуется излишек белка р32, белок предотвращает трансляцию своей собственной мРНК. Репрессия этого типа проявляет такой же кооперативный эффект, как и при связывании белка с ДНК, когда связывание одной белковой молекулы способствует более легкому связыванию другой. Следовательно, мы можем предполагать, что репрессия осуществляется путем связывания белка р32 с мРНК, что мешает инициации транскрипции. Вероятно, это происходит в протяженной одноцепочечной области вблизи сайта связывания с рибосомами. [c.204]

В настоящее время еще не известно, как РНК-полимераза распознает шпилечную структуру в качестве сайта инициации транскрипции возможно, в этот процесс вовлечены другие белки с вспомогательными функциями. Делетирование всей последовательности, кодирующей синтез РНК-затравки, не делает фаг нежизнеспособным, однако вызывает его более медленное развитие. Следовательно, должны существовать другие последовательности, способные использоваться в качестве точек инициации, хотя в клетках Е. соН они менее эффективны (а в клетках других бактериальных хозяев они могут быть более эффективными). [c.421]

Весьма подробно была изучена РНК-полимераза Е. соН. Ее основу образует так называемый кор-фермент, состоящий из четырех полипептидных цепей-двух идентичных субъединиц (а) и двух различных субъединиц ( и )- Кор-фермент катализирует рост цепи за счет присоединения рибонуклеозидтрифосфатов к З -концу синтезируемой молекулы РНК. Присоединение к кор-ферменту еще одной полипептидной цепи, называемой а-субъединицей, приводит к образованию холофермента РНК-полимеразы. а-Субъединица обеспечивает точное узнавание про-моторного участка и выбор одной из комплементарных цепей ДНК в качестве матрицы на стадии инициации транскрипции (рис. 11.3). После того как синтез РНК уже начался, происходит диссоциация а-субъ-единицы. Вместо нее с кор-ферментом соединяется другой белок-продукт гена nus А. Этот ферментативный комплекс продолжает транскрипцию вплоть до терминаторного участка, узнавание которого и обеспечивается белком nus А. Подробности молекулярного механизма терминации транскрипции окончательно неизвестны, однако есть основания полагать, что для высвобождения новосинтезированной цепи РНК из комплекса с РНК-полимеразой и ДНК кроме nus А необходим по крайней мере еще один белок, называемый р-фактором. [c.37]

ТАТААТ-так называемый Прибнов-бокс) и — 35 (ТТОАСА). Мутации, влияющие на промоторную активность, почти всегда либо локализованы в этих участках, либо изменяют расстояние между ними. Считается, что области — 10 и — 35 промоторов узнаются белком а, необходимым для точной инициации транскрипции. После узнавания промотора в нативной закрытой спирали ДНК холофермент РНК-полимеразы образует открытый комплекс , в котором произошло плавление небольшого участка спирали из 16-18 п.н. Этот район помечен на рис. 15.3. В него входит нуклеотид +1 матричной цепи и часть Прибнов-бокса. [c.171]

Подводя итоги, можно отметить, что для регуляции экспрессии la -оперона используются два типа контролирующих факторов, каждый из которых в свою очередь находится под влиянием условий среды. Взаимодействие репрессор—оператор можно назвать регуляцией по принципу все или ничего . В клетке присутствует всего лищь около 10 молекул репрессора, которые быстро инактивируются даже при низких концентрациях индуктора-производного лактозы. Система взаимодействия комплекса САР—сАМР с соответствующим центром связывания дает возможность более плавно регулировать частоту инициации транскрипции. При низкой концентрации сАМР эта частота невелика, поскольку большинство молекул белка-активатора САР неактивны. При повыщенном уровне сАМР значительная доля белка существует в форме комплекса САР—сАМР, заметно повышающего частоту инициации транскрипции генов оперона. [c.183]

Рис. 15.16. Последовательности ДНК, РНК и белков внутри и вокруг операторной области Or фага X. Отмечены три участка связывания репрессора. Показаны точки инициации транскрипции генов его и с1. Звездочками помечены шесть оснований на участке Orj. которые в структуре транскрипта гена с1, вероятно, используются для прочного связывания с рибосомой. (По Ptashne М. et al, 1980. ell. 19, 1.)

Оц1, не проявляя кооперативности в связывании димеров с соседними центрами связывания (см. табл. 15.3). Это позволяет считать, что в физиологических условиях in vivo белок Сго связывается только с ОцЗ, блокируя транскрипцию с Рим, но не препятствуя инициации транскрипции с промотора Рц. Таким образом, альтернативная транскрипция с промоторов Рц или Ркм контролируется относительным содержанием белков Сго и с1 и особенностями их специфического взаимодействия с центрами связывания в области Оц. [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология